„Im pädiatrischen Forschungszentrum in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Burkhard Tümmler untersuchen wir u. A. die Zusammensetzung der Lungenflora bzw. das sogenannte Atemwegs-Metagenom bei Patienten mit chronischen Lungenerkrankungen. Dieses beschreibt die Gesamtheit der genomischen Informationen der in der Lunge lebenden Mikroorganismen. Um diese Lebensgemeinschaft aus Bakterien, Viren und Pilzen direkt aus der natürlichen Umgebung heraus zu charakterisieren, wurde in Zusammenarbeit mit der Research Core Unit Genomics der MHH eine Metagenom-Pipeline entwickelt. Aus respiratorischen Proben von Patienten wird DNA isoliert, die dann mittels Sequenzierung gelesen und über Hochleistungsrechentechnik den entsprechenden Mikroorganismen zugeordnet wird.

Frühgeborene, insbesondere solche mit sehr niedrigem Geburtsgewicht, benötigen intensive medizinische Betreuung auf der neonatalen Intensivstation. Unsere Studie in Kooperation mit der MHH-Kinderärztin Prof. Dorothee Viemann basiert auf der Analyse longitudinal gesammelter Rachenabstriche von Frühchen, die mit weniger als 1.500 Gramm Geburtsgewicht auf die Welt gekommen sind. Zusätzlich haben wir in einer weiteren Studie das Metagenom von Rachenabstrichen von Kindern mit Mukoviszidose und einer Kontrollgruppe gesunder Kindern analysiert.

Unsere Analyse hat gezeigt, dass medizinische Interventionen wie Antibiotikagabe und Beatmung die Zusammensetzung der Mikroben bei Frühgeborenen beeinflussen. Das Atemwegs-Metagenom von Frühchen auf der Intensivstation unterschied sich in Hinsicht auf die mikrobielle Diversität stark von dem, was wir nach der Entlassung aus dem Krankenhaus sahen. Der Vergleich mit gleichaltrigen gesunden Kindern aus der zweiten Studie zeigte zusätzlich, dass fast zweijährige Frühgeborene noch immer eine nicht vollständig gereifte Zusammensetzung der Mikroben aufwiesen. 

Unsere beiden Studien liefern wichtige Einblicke in die Entwicklung der mikrobiellen Gemeinschaften in den Atemwegen von gesunden und frühgeborenen Kindern sowie Kindern mit Mukoviszidose. Sie betonen beide die wichtige Rolle seltener, weniger häufig vorkommender Mikroben bei der Aufrechterhaltung eines gesunden Atemweg-Metagenoms. Die Erkenntnisse können dazu beitragen, gezieltere Maßnahmen zur Unterstützung der mikrobiellen Gesundheit zu entwickeln. 

Im Rahmen der neuen Krankheits-übergreifenden Arbeitsgruppe (Disease Spanning Working Group, kurz DSWG) Microbiome-Metagenome stellen wir unsere Metagenom-Analytik-Pipeline inklusive Probenaufarbeitung, Sequenzierung und bioinformatischer Auswertung allen DZL-Standorten zur Verfügung. Dies wird es uns ermöglichen, die Mikrobiom-Evolution und Veränderung der Mikrobiom-Zusammensetzung nicht nur bei verschiedenen chronischen Lungenerkrankungen wie CF und Asthma zu beschreiben, sondern auch im Zusammenhang akuter Infektionen.“

Dr. Rosenboom hat im April dieses Jahres ihre Doktorarbeit abgeschlossen und arbeitet nun als PostDoc in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Burkhard Tümmler und Prof. Dr. Anna-Maria Dittrich an der Medizinischen Hochschule Hannover am DZL- Standort BREATH. In ihrer Arbeit wird der Fokus vor allem im Bereich der in DZL 4.0 neu etablierten DSWG Microbiome-Metagenome liegen, und hier besonders auf dem Projekt „Triple A: Advancing Airway Microbiome Analyses within the DZL: Standardization, Education, and Cutting-Edge Trials on Microbiome Development in Early Childhood“, das bei der Ausschreibung für Projekte in den Disease Spanning Working Groups erfolgreich war. 

Wir freuen uns sehr, dass Frau Rosenboom ihre Forschung an der MHH und im DZL nach Abschluss ihrer Promotion fortführt und freuen uns auf ihre weiteren Beiträge.

Text: Ilona Rosenboom / BREATH / AZ
Foto: Ben Kilb